2020年中国固态电池行业研究报告-前瞻产业研究院-2020.8-60页_1mb

2020年中国固态电池行业研究报告总结

核心内容

固态电池是一种采用固态电解质的锂离子电池，具有更高的安全性、能量密度和热稳定性。相比传统液态锂电池，固态电池的电解质为固态，避免了液态电解质易燃、易挥发的问题，同时具备更高的能量密度和更长的循环寿命。固态电池产业链与液态锂电池相似，但中上游的负极材料和电解质有所差异。固态电池技术尚处于研发阶段，但预计在2025年实现商业化，2030年后有望全面应用。

主要观点

• 固态电池的优势：安全稳定、能量密度高、电化学窗口可达5V、热稳定性好。
• 固态电池的劣势：界面电阻高、离子电导率低、成本高。
• 固态电池的分类：按电解质材料分为聚合物、氧化物、硫化物；按正负极材料分为固态锂离子电池和固态锂金属电池。
• 固态电池的商业化趋势：预计2025年实现商业化，2030年后实现大规模应用。
• 固态电池的市场前景：2030年全球固态电池市场空间有望突破1500亿元，中国市场将实现百倍增长。

关键信息

1. 固态电池基本概念

• 定义：采用固态电解质的锂离子电池。
• 优点：
  • 工业化、自动化程度高
  • 电极与电解液的界面接触好
  • 充放电循环过程中电极膨胀可控
  • 单位面积导电率高
  • 能量密度高
  • 电化学窗口可达5V
  • 不传输电子
  • 热稳定性好
• 缺点：
  • 界面电阻高
  • 单位面积离子电导率较低
  • 循环过程中电极接触变差
  • 成本高

2. 固态电池产业链

• 上游：正极材料（三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂）、负极材料（金属锂、碳族、氧化物）、电解质（聚合物、氧化物、硫化物）。
• 中游：电池制造企业。
• 下游：消费电池、动力电池、储能电池。

3. 固态电池行业发展趋势

• 全球发展：美国、日本、德国等国家纷纷制定固态电池发展规划，目标为提高能量密度、降低成本。
• 中国市场：预计2030年固态电池出货量将突破250GWh，市场空间达200亿元。
• 技术路径：固态电池将从液态电解质逐渐演变，最终实现全固态电池，提升电池性能和安全性。

4. 固态电池重点企业

• 聚合物电解质：法国Bollore集团、美国Solid Energy。
• 氧化物电解质：中国台湾辉能科技、中国赣锋锂业。
• 硫化物电解质：日本丰田、中国宁德时代。

5. 固态电池行业政策与技术环境

• 政策支持：中国通过《国家重点新产品计划优先发展技术领域》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等政策推动固态电池发展。
• 技术发展：固态电池技术发展路径从液态电解质向全固态电池演变，提升能量密度、安全性和成本效益。

固态电池行业发展现状

1. 全球发展

• 企业布局：全球约有50多家企业、初创公司和高校科研院所参与固态电池研发。
• 技术路线：聚合物、氧化物、硫化物电解质体系各有优劣。
• 商业化进展：预计2020年准固态电池实现产业化，2025年全固态电池实现商业化。

2. 欧美地区

• 企业布局：宝马、大众、通用、福特、宾利等车企与固态电池初创企业合作，推动技术发展。
• 技术路线：偏好氧化物与聚合物体系，关注固态电池的安全性与能量密度提升。

3. 日韩地区

• 企业布局：丰田、现代、日产、松下等企业较早进入固态电池领域。
• 技术路线：丰田专注于硫化物体系，松下与丰田合作研发固态电池。
• 技术进展：丰田计划在2022年实现固态电池量产，松下已开发出高能量密度固态电池。

4. 中国地区

• 企业布局：宁德时代、国轩高科、蜂巢动力、辉能科技、赣锋锂业、卫蓝新能源、万向集团、劲能科技、珈伟股份等。
• 技术进展：
  • 宁德时代专注于硫化物体系，全固态电池预计2030年后商品化。
  • 赣锋锂业在氧化物电解质技术上取得突破，已实现中试和量产。
  • 辉能科技研发固态锂陶瓷电池，实现高能量密度和安全性。
  • 万向集团投资Solid Power和Ionic Materials，推动固态电池技术发展。
  • 国内车企如比亚迪、蔚来、北汽、长城等积极布局固态电池，计划在2025年前实现应用。

固态电池行业未来展望

1. 全球发展规划

• 美国：致力于成本降低，使用低钴/无钴正极材料和锂金属负极体系。
• 日本：以全固态电池和锂硫电池为主要发展目标。
• 德国：支持全固态电池和锂离子技术发展。

2. 中国市场预测

• 出货量：预计2030年中国固态电池出货量将突破250GWh。
• 市场空间：预计2030年中国固态电池市场空间将达到200亿元。
• 成本趋势：固态电池成本将随着技术进步而逐步下降。

3. 技术发展趋势

• 能量密度：预计2030年固态电池能量密度将突破500Wh/kg。
• 安全性：固态电池具有更高的安全性，减少热失控、漏液、爆炸等风险。
• 成本控制：随着规模化生产，固态电池成本有望降低至当前锂电池的20%。

固态电池产业链成本结构

• 材料成本：占大部分，包括正极、负极、电解质等。
• 生产成本：包括工厂设计、能源、人员及生产工序。
• 技术挑战：界面电阻、离子电导率、成本控制等是当前主要挑战。

固态电池技术商业化时间表

• 2020年：准固态电池实现产业化。
• 2025年：全固态电池实现商业化。
• 2030年：固态电池全面应用，成为下一代锂电池的主流技术。

固态电池技术路线对比

技术路线	代表企业	优点	缺点
聚合物电解质	法国Bollore、美国Solid Energy	技术成熟、小规模量产	室温离子电导率低、理论能量密度上限低
氧化物电解质	中国台湾辉能科技、中国赣锋锂业	电池倍率及循环性能优异	量产成本高
硫化物电解质	日本丰田、中国宁德时代	离子电导率最高、有望应用于电动汽车	开发难度大、生产环境要求高

固态电池应用领域

• 消费电池：手机、电脑、数码相机等。
• 动力电池：新能源汽车。
• 储能电池：用户侧、可再生能源并网配套等领域。

固态电池技术路线与应用

• 聚合物电解质：适用于消费电子、航空航天等高安全需求领域。
• 氧化物电解质：适用于高端消费电子、动力电池等。
• 硫化物电解质：适用于新能源汽车、储能系统等。

固态电池商业化趋势

• 2025年：固态电池将实现商业化。
• 2030年：固态电池将全面应用，成为主流电池技术。
• 成本与性能：随着技术进步，成本将下降，能量密度和安全性将显著提升。

固态电池产业链布局

• 上游：正极材料、负极材料、电解质。
• 中游：电池制造企业。
• 下游：新能源汽车、消费电子、储能系统。

固态电池技术发展路径

• 液态电解质电池：能量密度250-300Wh/kg。
• 混合固液电解质电池：能量密度250-500Wh/kg。
• 全固态电池：能量密度有望突破500Wh/kg。

固态电池市场空间预测

• 2030年全球市场空间：预计达到1500亿元。
• 中国出货量：预计2030年将突破250GWh，市场空间达200亿元。

固态电池未来发展方向

• 技术突破：提高能量密度、安全性、降低成本。
• 应用扩展：从消费电子向新能源汽车、储能系统扩展。
• 产业链完善：推动材料研发、生产制造、回收利用等环节发展。

固态电池产业研究与规划

• 产业研究：前瞻产业研究院持续22年聚焦细分产业研究。
• 发展规划：中国将固态电池上升至国家层面，推动其研发和产业化进程。

固态电池技术商业化挑战

• 技术难点：界面副反应、界面电阻、成本控制等。
• 商业化路径：从实验室研究到中试再到规模化生产。

固态电池行业未来展望

• 技术进步：固态电池技术将不断进步，提高能量密度和安全性。
• 市场增长：固态电池市场将快速增长，预计2030年全球市场空间达1500亿元。
• 产业布局：全球主要企业将加大固态电池研发投入，推动其商业化进程。